슈미트 트리거: 이 구성 요소에 대해 알아야 할 모든 것

오늘 우리는 설명합니다 우리 목록에 또 다른 새로운 구성 요소가 추가되었습니다., 슈미트 트리거, 이제 더 이상 미스터리가 아닌 많은 사람들에게 알려지지 않은 것입니다. 그리고 우리는 그것이 무엇인지, 무엇을 위한 것인지, 이 전자 장치가 어떻게 작동하는지 등 당신이 알아야 할 모든 것을 설명할 것입니다. 그런 다음에도 이를 프로젝트와 통합할 수 있습니다. 아두 이노등

그럼 이 요소가 우리에게 어떤 역할을 하는지 살펴보겠습니다...

필요한 사전 개념

슈미트 트리거를 시작하기 전에, 몇 가지 개념을 정의 그것이 무엇인지, 어떻게 작동하는지 더 잘 이해하는 데 도움이 될 것입니다. 나는 다음을 언급하고 있습니다 :

비교기: 전자공학에서 비교기는 두 개의 전압이나 전류를 비교하여 어느 것이 더 큰지 나타내는 디지털 신호를 출력하는 장치입니다. XNUMX개의 아날로그 입력 단자와 XNUMX개의 바이너리 디지털 출력이 있습니다. 슈미트 트리거는 일종의 비교기이므로 이 점을 알아두는 것이 중요합니다. 또한 이 비교기는 특수한 고이득 차동 증폭기로 구성됩니다.
히스테리시스: 히스테리시스는 시스템의 상태가 시스템의 이력에 따라 달라지는 속성입니다. 예를 들어, 자석은 과거에 자기장이 어떻게 변했는지에 따라 자기장 내에서 자기 모멘트가 달라져 히스테리시스 곡선을 형성할 수 있습니다. 이 특성은 강자성 및 강유전성 재료와 고무 및 형상 기억 합금의 변형과 같은 자연 현상에서 관찰됩니다. 히스테리시스는 상전이와 같은 되돌릴 수 없는 변화와 관련이 있으며 자연 시스템에서 일반적입니다. 왜 이것을 알아야합니까? 글쎄요, 슈미트 트리거는 히스테리시스가 있는 비교기 회로이기 때문입니다.

슈미트 트리거란 무엇입니까?

Un 슈미트 트리거스페인어로 슈미트 트리거(Schmitt Trigger)라고도 알려진 은 아날로그 입력 신호를 디지털 출력 신호로 변환하는 전자 비교기 회로입니다. 이는 포지티브 피드백을 적용하여 히스테리시스 전환점을 생성함으로써 이를 수행합니다. 즉, 로직 "높음" 상태와 "낮음" 상태 간 전환을 위한 임계값이 입력 신호의 상승 및 하강에 따라 다릅니다. 이러한 이력 현상은 원치 않는 변동을 방지하고 잡음이 많거나 지터가 작은 입력 신호에 대한 허용 오차 여유를 제공합니다.

디자인이 처음으로 만들어졌습니다. 1934년 오토 H. 슈미트, 따라서 그 이름입니다. 그 이후로 이 전자 부품은 나중에 살펴보겠지만 다양한 응용 분야에서 널리 사용되었습니다. 또한 일반적으로 집적 회로나 칩(보통 DIP)에 캡슐화되어 있으며 일반적으로 다음과 같은 구성 요소로 구성된다는 점을 알아야 합니다. 연산 증폭기(op-amp) 저항을 통한 포지티브 피드백의 경우 연산 증폭기의 비반전(+) 입력 XNUMX개와 반전(-) 입력 XNUMX개가 저항 체인을 통해 연결되며 출력에서 반전 입력까지 포지티브 피드백을 위해 추가 저항도 포함됩니다. .

로로 히스테리적인 행동, 입력 신호가 특정 상한 임계값을 초과하면 슈미트 트리거의 출력이 "높음"으로 변경되고, 입력 신호가 다른 하한 임계값 아래로 떨어지면 출력이 "낮음"으로 변경된다고 해야 합니다. 두 임계값 간의 차이를 히스테리시스 창이라고 하며 히스테리시스 동작에 필수적입니다. 이는 입력 신호의 작은 변동이나 노이즈로 인해 원치 않는 빠른 응답을 피할 수 있다는 장점이 있습니다. 따라서 노이즈에 대한 내성을 제공합니다.

슈미트 트리거는 다음과 같은 용도로 사용됩니다. 소음 내성 향상 단일 진입 임계값을 갖는 회로에서. 이 경우 임계값 근처에 잡음이 있는 신호가 있으면 잡음으로 인해 출력이 급격히 변할 수 있습니다. 슈미트 트리거는 두 개의 임계값을 가짐으로써 원치 않는 변경을 방지합니다. 임계값 근처의 잡음이 있는 신호는 출력의 변화만 생성하기 때문입니다. 또 다른 변화를 일으키려면 신호가 다른 임계값을 넘어 이동해야 합니다.

Un 실용적인 예 여기에는 극값 사이에서 변화하는 신호를 생성하는 증폭된 적외선 포토다이오드가 포함됩니다. 이 신호는 저역 통과 필터로 평활화되고 필터링된 출력은 슈미트 트리거에 연결됩니다. 이 장치는 적외선 신호가 알려진 기간보다 오랫동안 포토다이오드를 자극한 후에만 출력이 낮은 수준에서 높은 수준으로 이동하도록 보장합니다. 슈미트 트리거가 일단 높아지면 적외선 신호가 유사한 알려진 기간보다 오랫동안 포토다이오드의 자극을 멈춘 후에야 낮음으로 돌아갑니다. 이는 환경 소음으로 인한 잘못된 변화를 방지합니다. 슈미트 트리거는 디바운싱 스위치와 같은 스위칭 회로에서 일반적입니다.

슈미트 트리거의 작동 원리

히스테리시스가 있는 회로는 다음을 기반으로 합니다. 긍정적 인 피드백XNUMX보다 큰 루프 이득을 갖는 포지티브 피드백을 적용하여 활성 회로를 슈미트 트리거로 변환할 수 있습니다. 포지티브 피드백에는 출력 전압의 일부를 입력 전압에 추가하는 작업이 포함됩니다. 감쇠기, 가산기, 비교기 역할을 하는 증폭기를 포함하는 이러한 회로는 세 가지 특정 기술을 사용하여 구현할 수 있습니다.

처음 두 가지 기술은 versiones 일반적인 포지티브 피드백 시스템의 이중(직렬 및 병렬). 이러한 구성에서 출력 전압은 '임계값 감소' 또는 '회로 입력 전압 증가'를 통해 비교기 입력 전압의 유효 차이를 수정합니다. 이러한 구성은 임계값 및 메모리 속성을 단일 요소에 통합합니다. 대신 세 번째 기술은 임계값과 메모리 속성을 분리하여 회로 구현에 더 큰 유연성을 제공합니다.

유틸리티 및 애플리케이션

슈미트 트리거는 구성에 따라 여러 가지 실제 애플리케이션에 사용될 수 있습니다. 예를 들면 다음과 같습니다.

아날로그에서 디지털로의 변환- 이 구성 요소는 사실상 단일 비트 아날로그-디지털 변환기입니다. 신호가 특정 레벨에 도달하면 낮은 상태에서 높은 상태로 변경됩니다.
레벨 감지- 레벨 감지 기능을 제공할 수 있습니다. 이 애플리케이션을 만들 때 필요한 전압만큼 회로가 변경되도록 히스테리시스 전압을 고려할 필요가 있습니다.
회선 수신- 노이즈를 포착할 수 있는 데이터 라인을 로직 게이트로 가져오는 경우, 로직 출력 레벨은 정보가 변경될 때만 변경되고 스퓨리어스 노이즈가 포착된 결과로 변경되지 않도록 해야 합니다. 슈미트 트리거를 사용하면 스퓨리어스 트리거가 발생하기 전에 피크 간 노이즈가 히스테리시스 레벨에 도달할 수 있습니다.

보다 구체적인 경우에는 기계식 버튼의 바운스를 제거하려는 회로, 구형파 발생기, 레벨 감지기, 데이터 라인 노이즈 보호 회로, 펄스 발생기 및 유명한 변환기 ADC에서 볼 수 있습니다.

발진기로 사용

슈미트 트리거는 쌍안정 멀티바이브레이터입니다. 다른 유형의 멀티바이브레이터를 구현하는 데 사용될 수 있습니다., 이완 발진기. 이는 반전된 슈미트 트리거의 출력과 입력 사이에 단일 RC 적분기 회로를 연결함으로써 달성됩니다. 출력은 주파수가 R 및 C 값과 슈미트 트리거의 임계점에 따라 달라지는 연속 구형파입니다. 단일 IC가 여러 슈미트 트리거를 제공할 수 있으므로(예를 들어 4000 유형 40106 시리즈 CMOS 장치에는 그 중 6개가 포함되어 있음) IC의 추가 섹션을 두 개의 외부 구성 요소만 사용하여 간단하고 안정적인 발진기로 신속하게 사용할 수 있습니다.

이 경우 비교기 기반 슈미트 트리거가 반전된 구성으로 사용됩니다. 또한 RC 통합 네트워크를 통해 느린 네거티브 피드백이 추가됩니다. 결과는 출력 범위는 자동으로 VSS에서 VDD까지입니다. 커패시터가 슈미트 트리거의 한 임계값에서 다른 임계값으로 충전됨에 따라.

핀아웃

에 따르면 명심해야합니다. 핀아웃 모델 변경될 수 있으므로 항상 구매하신 모델에 해당하는 제조사의 데이터시트를 확인하시는 것을 권장드립니다. 그러나 예를 들어 여기에는 내부에 74개의 트리거가 있는 14LS6 TTL 칩이 있습니다. 따라서 Vcc 전원용 DIP 핀 하나와 접지 또는 GND용 DIP 핀이 하나 있습니다. 이것이 모든 트리거에 전원이 공급되는 방식이며, 그 다음에는 자신에게 맞는 입력과 출력을 사용하는 것이 문제가 될 것입니다.